(2)循环过程.ppt

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1、§15.4循环过程卡诺循环一、循环过程热机:通过某种工作物质(如气体)不断把从外界吸收的热量转变成机械功的装置。如蒸汽机、内燃机、汽轮机等。工作物质：在热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质。简称工质。循环过程：工作物质组成的系统经历一系列变化过程又回到初始状态，这样周而复始的过程叫做循环过程，简称循环。热机就是实现这种循环的机器。1准静态循环过程的描述以蒸汽机为例在整个循环过程中系统对外做净功：系统吸收的净热量：整个循环过程的特征循环过程回到原来状态后，系统的内能不变从初态出发经过一个Q1Q2A1A2汽缸泵冷凝器锅炉高温热源（热库）低温热

2、源（冷库）水蒸汽2根据热力学第一定律准静态循环过程的P-V图是一条闭合曲线正循环：顺时针方向逆循环：逆时针方向在正循环过程中：A1>A2系统从外界吸收净热量且对外做净功在逆循环过程中：A1

3、做净4整个过程根据热力学第一定律,致冷机的效率用致冷系数表示致冷系数三、卡诺循环及其效率卡诺循环是一种准静态循环，在循环过程中工质只和两个恒温热源交换热量，它由四个分过程组成。（两个等温过程，两个绝热过程。）以下讨论以理想气体为工质的卡诺循环工作过程为卡诺循环的热机称为卡诺热机5卡诺热机热流图等温膨胀①V1→V2,P1→P2T1不变，从高温热源吸收热量Q1Q2APVOP1P2P3P4V1V2V3V4abcd卡诺循环P-V图T1T26②b→c绝热膨胀T1→T2，V2→V3,P2→P3，③c→d等温压缩T2不变，V3→V4，P3→P4，PVOP

4、1P2P3P4V1V2V3V4abcd卡诺循环P-V图向低温热源放出热量④d→a绝热压缩T2→T1，V4→V1,P4→P1，Q1Q2AT1T27(5)代入(3)得理想气体卡诺循环效率和(3')得由(1)式8只与T1和T2有关与物质种类、膨胀的体积无关提高高温热源的温度现实些2)理论指导作用讨论1)卡诺热机效率9进一步说明3)理论说明低温热源温度说明热机效率且只能4)疑问：由热一定律，在循环过程中,如果相当于把吸收的热量全作功。从能量转换看不违反热力学第一定律，但为什么实际做不到？热机循环不向低温热源放热是不可能的热机循环至少需要两个热源说明

5、:必然还有一个独立于热力学一定律的定律存在。这就是热力学第二定律。且有10四、卡诺致冷机卡诺热机作逆循环就叫卡诺致冷机卡诺致冷机的制冷系数卡诺致冷机热流图PVOP1P2P3P4V1V2V3V4abcd卡诺致冷循环P-V图11P57.7、1mol氮气(视为理想气体)作如图所示的循环abcd，图中ab为等容（体）线，bc为绝热线，ca为等压线，求循环效率：解:已知Pa=Pc=105帕Pb=2105帕，Vc=3610-3m3i=5,CV=5R/2,CP=7R/2,=7/5bc是绝热过程由得ab是等体过程b·ac21P（105pa）36·V(

6、升)21.912ca是等压过程在整个循环过程中，系统从外界吸热和向外界放热。此题若将bc过程改为等温过程，则结果如何？b·ac21P（105pa）36·V(升)21.9137、在高温热源为127℃，低温热源为27℃之间工作的卡诺热机，对外做净功8000J。维持低温热源温度不变，提高高温热源温度，使其对外做净功10000J，若这两次循环该热机都工作在相同的两条绝热线之间，试求：(1)后一个卡诺循环的效率；(2)后一个卡诺循环的高温热源的温度。PV0等温T2等温T1绝热绝热Q1Q2abcd解：T1=273+127=400(K)T2=273+27

7、=300(K)A=8000J=A/Q1=1－T2/T1=1－300/400=25%Q1=A/=8000/0.25=32000(J)Q2=Q1－A=24000(J)14(1)据题意Q'2=Q2=24000JQ'1=Q'2+A'=Q2+A'=34000J∴'=A'/Q'1(2)由'=1－T2/T'1得T'1=T2/(1－')=425(K)或t'1=T'1－273=425－273=152ºCPV0等温T2等温T1绝热绝热Q1Q2abcd等温T'1Q'1a'b'=10000/34000=29.4%A'=10000J15